UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE UNESC 4. CONCLUSODEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAS

FRANCIELE BOENG MENDES KELI VANESSA SALVADOR DAMIN

AOS DUPLEX E TRIPLEX

CRICIMA, DEZEMBRO DE 2009.

INTRODUO

A constante necessidade do ser humano de buscar solues aos mais diversos inconvenientes gerados na aplicao dos materiais o fez evoluir. O reflexo desta evoluo facilmente identificado nos materiais e tecnologias que nos rodeiam atualmente. Os aos inoxidveis duplex e os aos triplex so bons demonstrativos desta evoluo. Estes so materiais com excelente desempenho mecnico e de resistncia corroso.

AOS DUPLEXOs aos inoxidveis duplex (AID) so ligas baseadas no sistema Fe-Cr-Ni-Mo-N na faixa de composio: 18,5 a 27% Cr; 4 a 8% Ni; 2 a 4% Mo; C menor de 0,03% e tambm pode conter Cu. Os AID apresentam uma microestrutura bifsica ferrita-austenita em propores aproximadamente iguais de 50% (GIRALDO, 2001).

Figura 1. Microestrutura tpica de um ao inoxidvel duplex SAF2205, aumento de 400X (SENATORE, 2007).

AOS TRIPLEXO ao triplex consiste em trs fases: austenita, ferrita e nano k-carbonetos, que so finamente e homogeneamente dispersados ao longo da matriz austentica.

Figura 2 Microestrutura de um ao triplex (SCHRDER, 2009).

HISTRIA - DUPLEX

Os aos inoxidveis com estrutura austenticaferrtica em quantidades balanceadas, chamados duplex, so citados a partir de 1927 e patenteados na Sucia, Estados Unidos e Frana ao longo da dcada de 30. O surgimento da tcnica de refino secundrio de descarburizao por sopro combinado de oxignio e argnio (AOD), permitiram a obteno de aos inoxidveis com teor de carbono extra baixo e tornaram a produo de tais aos economicamente vivel.

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Devido s excepcionais propriedades destes aos Georg Frommeyer, recentemente recebeu um prmio do Steel Innovation Prize 2009 na categoria de Pesquisa e desenvolvimento de aos, concedido pelo Steel Institute VDEh (SCHRDER, 2009).

COMPOSIO QUMICA - DUPLEXOs principais elementos de liga presentes nesta classe de aos (Cr, Ni, Mo e N) desempenham funes especficas, as quais garantem a eficincia dos aos inoxidveis em uso. A obteno da estrutura tpica dos aos inoxidveis duplex (bifsica ferrticoaustentica em propores aproximadamente iguais) se d pelo correto balanceamento entre os percentuais de elementos estabilizadores da fase ferrita ao dos estabilizadores da fase austenita.

COMPOSIO QUMICA - DUPLEXCom o recozimento em temperaturas dentro da faixa de 1000 a 1150C, com resfriamento rpido, as nicas fases presentes na microestrutura destes aos so as fases ferrita () e austenita (). Em temperaturas abaixo de 1000C os aos inoxidveis duplex no so estveis e vrios carbonetos e fases frgeis ricas em Cr (sigma- e chi-) (SMITH, 1993).

Figura 3. Micrografia do ao UNS S32760 tratado termicamente a 850oC durante duas horas obtidas no MEV com eltrons retroespalhados (GIRALDO, 2001).

COMPOSIO QUMICA TRIPLEXPossuem como composio genrica Fe-Mn-Al-C. A microestrutura composta de uma matriz de soluo slida austentica que possui uma disperso fina de nano k-carbonetos e ferrita em diferentes fraes de volume.

Tabela 1 Faixas de composio qumica dos aos triplex (FROMMEYER, 2007).

PROPRIEDADES MECNICAS - DUPLEXTabela 2. Comparao entre as propriedades mecnicas dos aos inoxidveis duplex e austenitcos (SENATORE, 2007).

PROPRIEDADES MECNICAS - TRIPLEXA resistncia mecnica da ordem de 700 a 1100MPa, apresentam grande ductilidade, sendo que seu alongamento total pode chegar a at 60%, como mostra a Figura 4.

Figura 4. Curvas tenso deformao para um ao triplex Fe - 26/30 Mn - 10/12 Al 0,9/1,2 C (MAZANCOV, 2007).

Figura 5. Comparao do comportamento mecnico para os aos TRIPLEX, TRIP e TWIP (FROMMEYER, 2006).

As altas tenses de escoamento e resistncia trao so causadas pelo endurecimento efetivo da soluo slida e interaes no cruzamento bandas de cisalhamento . A energia de falha de empilhamento de um ao triplex da ordem 110 MJ/m2. A alta resistncia mecnica devido ao endurecimento efetivo por soluo slida e interaes entre discordncias de bandas de cisalhamento que se cruzam.

Seus altos teores de Cr os beneficiam em cidos oxidantes, enquanto que as adies de Mo e Ni os tornam resistentes em meios cidos levemente redutores. O Cr, Mo e o N garantem alta resistncia corroso por pites e corroso galvnica causada por diferena de concentrao nas ranhuras da pea. A ferrita , contudo, susceptvel fragilizao por hidrognio, o que reduz a resistncia dos aos duplex em meios contendo hidrognio (INTERNATIONAL MOLYBDENUM ASSOCIATION, 2001).

PRE (pitting resistance equivalent)

PRE = %Cr + 3,3 % Mo + 16 % NNo caso dos AID necessrio considerar a resistncia corroso por pite das duas fases, haja vista que h diferena dos elementos de liga presentes na austenita e ferrita. Caso uma das fases apresente menor resistncia corroso, esta determinar o comportamento do material (SENATORE, 2007).

RESISTNCIA CORROSO - TRIPLEX

Os aos triplex apresentam, igualmente aos aos duplex, um elevado comportamento de resistncia corroso.

APLICAES DUPLEX

Equipamentos para a indstria do petrleo e de gases. Navios transportadores de qumicos, devido capacidade destes de resistir a diferentes cargas de materiais qumicos.

Setor automobilistco

Setor aeronutico e areoespacial Vasos para transporte de gases lquidos

CONCLUSOOs aos inoxidveis duplex tm encontrado cada vez mais aplicaes nas mais diversas indstrias, por sua estupenda combinao de alta resistncia mecnica e corroso. Os aos triplex esto ainda em desenvolvimento, mas j se mostram de extremo importncia para vrios ramos da indstria, principalmente para indstria automobilstica pois combina alta resistncia com baixa densidade.

REFERNCIASFROMMEYER G., BRUX, U. Microstructures and mechanical properties of high-strength FeMn-Al-C light-weight TRIPLEX steels. Steel research international. vol. 77, n o 9-10, 2006. FROMMEYER G., BRUX, U. High-strength duplex/triplex steel for lightweight construction and use thereof. United States Patente Application Puplication. 2007. FROMMEYER G., BRUX, U. International Journal of Plasticity. Quebec, Canad; ed. Khan AS, Neat Press, Maryland, E.U.A. (2003) 169-172. GIRALDO, Claudia Patricia S. Precipitao de fases intermetlicas na zona afetada pelo calor de temperatura baixa (ZACTB) na soldagem multipasse de aos inoxidveis duplex. So Paulo, 2001, 127p. Dissertao (Mestrado) Departamento de Engenharia metalrgica e de materiais, Escola Politcnica, Universidade de So Paulo. INTERNATIONAL MOLYBDENUM ASSOCIATION. Guidelines for the fabrication of duplex stainless steels. 2001. SENATORE, M; FINZETTO, L.; PEREA, E. Estudo comparativo entre os aos inoxidveis duplex e os inoxidveis AISI 304L/316L.